DB 3709_T 013—2022 公路工程煤矸石路基施工技术规范.pdf

ICS 93.080.10 CCS P 66 3709 泰安市地方标准 DB3709/T 0132022 公路工程煤矸石路基施工技术规范 Technical code for construction of coal gangue roadbed in highway engineering 2022-08-01 发布 2022-09-01 实施 泰安市市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 煤矸石技术指标要求.2 4.1 物理化学指标.2 4.2 力学指标.2 4.3 相关参数.3 5 煤矸石技术性能要求.3 5.1 填料最大粒径.3 5.2 煤矸石路基稳定性要求.3 6 煤矸石路基施工.4 6.1 主要施工流程.4 6.2 施工前准备.4 6.3 选择材料.4 6.4 路基底处理.5 6.5 储运.5 6.6 拌和、摊铺.5 6.7 下封层及包边土施工.5 6.8 碾压.5 6.9 试验段铺筑.6 7 煤矸石台背回填施工及技术性能要求.6 7.1 原材料选取.6 7.2 台背回填技术性能指标.6 7.3 台背回填施工.7 8 冬期雨期施工.7 9 环境保护.8 10 质量检查与验收.8 10.1 原材料质量检查.8 10.2 实测项目.8 10.3 弯沉.8 10.4 压实度.8 10.5 验收检测项目选择.8 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由泰安市交通运输局提出、归口并组织实施。本文件起草单位：泰安市公路事业发展中心，山东泰山路桥工程公司，泰安至诚公路工程监理咨询有限公司、泰安市公路规划设计院、肥城市公路事业发展中心。本文件主要起草人：张国宁、申威、薛新刚、曹丽、李政强、安华永、孙风涛、雷响、韩卫华、赵立新、李士月、罗鹏、李向阳、孙宜山、张亮、耿涛、傅生全、刘永波、祝伟、刘继法、王权、张振、王振国、丁晨曦、韩鹏程。公路工程煤矸石路基施工技术规范 1 范围 本文件规定了公路工程利用煤矸石填筑路基的材料、煤矸石路基填筑和桥涵台背回填技术、施工工艺、质量检查与验收等要求。本文件适用于高速、一级公路工程路基施工，其他等级公路可参照执行。需要保护的水源地区域不宜采用煤矸石进行路堤填筑。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JTG 3430 公路土工试验规程 JTG 3450 公路路基路面现场测试规程 JTG/T 3610 公路路基施工技术规范 JTG D30 公路路基设计规范 JTG E41 公路工程岩石试验规程 JTG E42 公路工程集料试验规程 JTG E51 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准（第一册 土建工程）3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 煤矸石 coal gangue 是采煤过程中排放的固体废弃物，在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另有含量不一的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3、Fe2S3等和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。3.2 沉降差 differential settlement 同一各点间的相对沉降量。3.3 烧失量 loss on ignition 煤矸石在燃烧的过程中，结晶化合物释放出结晶水、碳酸盐及硫酸盐发生分解、部分有机物杂质燃烧等导致煤矸石产生的质量损失，以百分率表示。3.4 自由膨胀率 free swelling ratio 烘干的煤矸石试样在水中膨胀增加的体积与原始体积之比，以百分率表示。3.5 耐崩解性指数 disintegration index 煤矸石试样在经过两次干湿标准循环之后残留的质量与原质量之比，是评价其抵抗软化及崩解的能力指标。4 煤矸石技术指标要求 4.1 物理化学指标 4.1.1 级配 4.1.1.1 所选用煤矸石应经过充分氧化或存放 3 年以上。4.1.1.2 路基填筑应选用符合表 1 级配范围的煤矸石。4.1.1.3 自然级配不良，大粒径颗粒所占比例较大的煤矸石不宜直接作为路基填料，需经过破碎处理或掺拌粉性土改良后使用。表 1 煤矸石自然级配范围 筛孔（mm）150 60 40 20 10 5 2 0.5 0.25 0.075 通过率（%）100 80100 7090 4570 3565 2739 821 512 37 03 4.1.2 吸水性 煤矸石吸水率2%。4.1.3 风化性 煤矸石在外界环境作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的性质，以风化程度表征，分为未风化、微风化、中等风化和强风化四级。未风化和微风化的煤矸石抗压强度高，不易自然风化，宜作为路基填料；中等风化的煤矸石抗压强度低，易风化破碎，遇水崩解，不宜作为路基填料，使用时宜慎重考虑；严禁使用强风化的煤矸石作路基填料。4.1.4 自燃性 多次自燃过的煤矸石多呈红褐色，其路用性能相对稳定，宜作为路基填料。未自燃或自燃不彻底的煤矸石含固定碳或挥发成分较高，不宜作为路基填料。4.1.5 可压缩性 煤矸石有大小不等的颗粒级配，以冲击压路机、振动压路机、液压夯等压实为主，通过冲击、振动压实，增加密实度，降低沉降风险。4.2 力学指标 4.2.1 煤矸石路基填筑时，下承层应具有良好的承载力及较高的稳定性。应使用硬质煤矸石，严禁使用泥结煤矸石。4.2.2 煤矸石路基施工中，应采用压碎值、单轴抗压强度、CBR 值力学指标控制原材料质量。4.2.3 煤矸石路基填料压碎值不应大于 35%；石料单轴抗压强度不应小于 15MPa。4.2.4 路基填筑煤矸石 CBR 值及压实度应符合表 2 的要求。表 2 路基填筑煤矸石最小强度和压实度要求 项目分类 填料应用部位（路面底面以下深度）（m）填料CBR 值（%）压实度（%）高速、一级公路 二级及二级以下公路 填 方 路 基 上路堤 0.81.5（轻、中及重交通）8 94 94 1.21.9（特重、极重交通）8 94 94 下路堤 1.5（轻、中及重交通）8 94 93 1.9（特重、极重交通）8 94 93 注：压实度系按JTG 3430重型击实法求得的最大干密度的压实度执行。4.3 相关参数 4.3.1 煤矸石使用前，应检测耐崩解性指数、硫化铁含量、烧失量等指标。4.3.2 初步设计稳定性验算时，煤矸石强度参数可根据实际情况按表 3 选取。表 3 煤矸石的内摩擦角 压实度（%）粗料比例（%）内摩擦角 （）94 30 33.4 40 34.2 50 35.6 60 36.0 注：粗粒含量系剪后粗粒含量，粗料粒径范围为 5mm30mm的颗粒。4.3.3 煤矸石路基的回弹模量宜通过动态三轴压缩试验测试。采用承载板法测试回弹模量时，应建立两者的相关换算关系确定回弹模量。测试时应注意煤矸石中巨粒对回弹模量的影响。4.3.4 煤矸石路基、台背回填施工用灌砂法检测压实度时，在选定好填料后采用 JTG 3430 重型击实法确定最大干密度及最佳含水率。4.3.5 煤矸石路基、台背回填施工压实检测也可采用沉降差法，采用 JTG 3450 土石路堤或填石路堤压实沉降差测试方法检测。5 煤矸石技术性能要求 5.1 填料最大粒径 煤矸石填筑路基时，最大粒径不得大于150mm。5.2 煤矸石路基稳定性要求 5.2.1 遇水崩解的煤矸石不得用于路基浸水部位的填筑。5.2.2 对煤矸石进行改良时，若有条件掺加粉煤灰，煤矸石占混合填料的比例不得大于 50%；若无条件掺加粉煤灰，可掺加粘土，粘土塑性指数宜为 915，不应含腐殖和杂物。路基包边土不应使用膨胀土、膨润土。5.2.3 煤矸石矿物中 SiO2、Al2O3、Fe2O3 等氧化物总含量应大于 70%；烧失量不应大于 20%。5.2.4 路基填筑煤矸石技术要求应满足表 4 规定。表 4 路基填筑煤矸石技术要求 技术要求 路堤（0.8 m 以下或 1.2 m 以下）最大粒径（mm）150 CBR(%)8 单轴抗压强度(MPa)15 压碎值(%)35 塑性指数 10 烧失量(%)20 自由膨胀率(%)40 耐崩解性指数(%)70 有机质含量(%)5 硫化铁含量（%）3.0 6 煤矸石路基施工 6.1 主要施工流程 下承层验收测量放样包边土施工煤矸石装运、网格布料、推平剔除杂物和超粒径材料洒水初压整平碾压检查验收。6.2 施工前准备 6.2.1 应进行控制测量、导线与水准点复测、中线与路基放样等，每项测量应满足相应规范要求，并进行复核，原始记录应存档。6.2.2 应按照规定对基底土进行相关试验，对煤矸石材料的天然含水率、塑性指数、CBR 值和自由膨胀率等技术指标进行检测。6.2.3 公路用地范围内原有构造物和路基基底范围内的表层腐殖土、树根、草皮等进行清理，按设计要求整平压实。6.2.4 应提前设置临时排水设施，并考虑与永久排水设施相结合，以保证施工现场处于良好的排水状态。6.2.5 煤矸石路基地表排水和地下排水的工程质量标准均应符合相关规范的要求。6.2.6 按照 JTG/T 3610 对施工前的原地表进行检测，每公里至少取 2 个点，并应根据土质变化增加取样点数，各项指标均合格后方可进行煤矸石路基施工。6.3 选择材料 6.3.1 填筑路基的煤矸石应符合本文件中的技术要求，且不应含有树根、生活与建筑垃圾等其他杂质。6.3.2 煤矸石的含水率应为最佳含水率2%。高于最佳含水率 2%以上时应进行晾晒，低于最佳含水率2%以下时应洒水焖料。6.3.3 应优先选用红褐色煤矸石，其次是灰褐色煤矸石。黑色煤矸石含炭量高，使用前应进行性能检测试验，符合本文件中技术要求方可使用。6.3.4 在整个路基施工过程中要确保煤矸石材料的材质稳定。6.3.5 路基填料应选用充分氧化或存放 3 年以上的煤矸石，若大粒径含量太多，需进行破碎处理。6.3.6 含水率调节宜在堆料场中进行，减少现场洒水；对干燥的煤矸石应在摊铺前 1d2d 在料场进行洒水焖料。6.4 路基底处理 煤矸石路基施工前应对原地面的地质水文情况进行调查，并针对不同的情况进行处理：干燥地段：对于一般干燥和处于排水良好的路段，在煤矸石布料之前，对原地面进行整平碾压，以达到要求的压实度和平整度；验收合格后，用粘性土做 20cm 厚的 3%4%的土质路拱，以及时排除雨水或地表水；潮湿地段：若原地表土壤含水率大，且经过翻晒后含水率仍大于 12%时，可采用较大块的煤矸石对原地面进行处理。具体要求如下：a)在清理后的原地面虚铺一层厚度为 25cm35cm，粒径在 10cm15cm 范围内的大块煤矸石，然后采用冲击压路机或大吨位振动压路机碾压 46 遍；目测是否稳定，仍不稳定，可采用同样方法铺筑一到两层煤矸石。一般情况下，路基铺筑两层 25cm35cm 的大块煤矸石；b)把潮湿路段犁开后加入红褐色煤矸石，然后进行碾压至稳定状态；c)若局部基底软湿层较厚（40cm 以上）时，则应将软湿土壤挖除后换填粒径较大的煤矸石。6.5 储运 6.5.1 当气温达到 35以上时，应对煤矸石洒水冷却后再进行装运。6.5.2 煤矸石运输宜采用机械装车，自卸汽车拉运。为防止运输途中扬尘污染，应采取覆盖等防护措施。6.6 拌和、摊铺 6.6.1 煤矸石路基填筑应采用水平分层填筑法，即按横断面全宽水平分层向上填筑；宜采用卸上推下的摊铺方法，确保填料均匀。6.6.2 煤矸石路基压实层厚度不宜超过 400mm。6.6.3 碾压前应将超粒径煤矸石捡出或人工破碎，以确保碾压质量；大颗粒煤矸石集中的地方，应用细粒料填充处理，以确保压实密实；应严格控制土、煤矸石结合部位，防止出现不密实现象。6.7 下封层及包边土施工 6.7.1 一般路段煤矸石填筑前地表应填筑 200mm 粘土封层，按照路基横坡设置路拱。6.7.2 包边土是在煤矸石路基两侧设置的包坡护肩土。包边材料宜选用易于植被生长的黏土，以塑性指数在 1217 为宜，包边土宽度不小于 2.0m，宜在 2.0m2.5m 之间。6.7.3 为避免包边土和煤矸石碾压后出现高程差异，在修筑包边土时应考虑两者松铺厚度的差值，一般包边土松铺系数宜大于煤矸石松铺系数的 10%20%。6.7.4 施工中一般先填筑包边土再填筑煤矸石，且包边土应采取分层填筑，并进行初压，使其较同层煤矸石高出 20mm100mm，之后再与该层煤矸石填料同步压实，压实度标准应符合表 2 的规定。6.7.5 包边土与煤矸石接触面不应有大块煤矸石，以保证接触面密实，避免出现空洞和凹槽等现象。6.7.6 包边土应分两层施工，第一层包边土按煤矸石层厚度的一半进行摊铺碾压，碾压完毕检验压实度合格后进行下一层施工；第二层包边土与煤矸石同时施工，摊铺上层包边土前，根据压实厚度和每车土的运量确定单位车辆的卸料面积，用白灰标划包边土范围。6.7.7 包边土施工完成后应立刻进行煤矸石路基的施工，以避免出现积水情况。6.8 碾压 6.8.1 煤矸石路基压实的原则是：“先静后动，先轻后重，先慢后快，先边后中，先低后高”。6.8.2 对人工铺设的煤矸石宜先用履带式机具或 3t12t 压路机静压 12 遍，再用振动压路机振碾45 遍。对机械摊铺的煤矸石层可直接用 20t 以上的振动压路机碾压 46 遍，或用冲击压路机补强压实，再以静力压路机静压 12 遍，碾压完毕后及时检测压实度，符合规定要求后方可填筑上层煤矸石路基。6.8.3 碾压顺序应从低处向高处碾压，碾压时轮迹横向应相互搭接，纵向后轮必须超过相邻段的接缝。6.8.4 对路基局部边角地带，应采用液压夯夯击以达到规定的压实度。6.8.5 压路机的碾压速度宜为 1.2km/h2.4km/h。6.8.6 压实遍数应根据材料性质及试验段确定的压实遍数控制，经检测后以达到规定的压实度或沉降差为标准。6.8.7 碾压完毕后每层路基表面都要设置一定的横坡，路基横坡必须按设计要求设置，且应具有良好的排水系统。对于纵坡较小的路段，应要求路基有 3%4%的横坡，以便路基表面排水。6.8.8 施工控制措施 施工中应采取以下有效措施：a)选择级配较好的煤矸石山，从煤矸石山装料开始控制，挖掘机装料时宜选择级配较好的煤矸石；b)填筑下部路堤时，横坡宜稍大以利于排水；稳压后应采用细料将表面空隙填实，包边土应与煤矸石同时碾压，并达到压实度要求；c)注意剔除超粒径煤矸石块及开采附属物，推土机初平、平地机精平过程中发现有超粒径煤矸石块，必须予以挖除或人工破碎，集中堆放，清理出场，保证大粒径煤矸石块不超过 150mm；d)煤矸石含水率偏大时，路基会出现“弹簧”现象，应及时翻晒或换填处理。在天气干燥的情况下，路基表面应注意补水，防止扬尘现象的发生；e)平地机精平时应从路基两侧向中心刮平，避免煤矸石与包边土结合处骨料集中。采用压路机先碾压 12 遍，使表面部分粗颗粒被碾碎后再用平地机精平。6.9 试验段铺筑 6.9.1 大面积煤矸石路基施工前，必须进行试验路段铺筑。6.9.2 试验路段应选择在具有代表性的地段，长度不宜小于 200m。6.9.3 试验路段的施工与正常路段施工应采用相同的机具设备、人员组织。通过试验路段的铺筑，确定松铺系数及标准施工方法。7 煤矸石台背回填施工及技术性能要求 7.1 原材料选取 7.1.1 进行台背回填前，需通过试验确定煤矸石颗粒含量、击实特性、界限含水率、有机质含量、烧失量、CBR 等指标，煤矸石各项指标符合表 6 规定方可使用。7.1.2 优先选择力学性能稳定、烧失量较小的红褐色煤矸石进行台背回填。7.1.3 台背回填的煤矸石最大粒径不应超过 100mm，且粒径小于 5mm 的颗粒含量应在 40%60%之间。7.2 台背回填技术性能指标 7.2.1 台背回填煤矸石压实厚度宜为 1520cm。7.2.2 为确保台背工后沉降满足沉降控制标准的要求，整个回填区域压实度不得小于 96%。7.2.3 台背回填所用煤矸石应严格控制其自由膨胀率和耐崩解性指数，各项指标应满足表 5 的规定。表 5 煤矸石台背回填技术指标要求 技术名称 技术要求 分层填筑厚度（cm）1520 P5 含量（%）4060 压实度（%）96 自由膨胀率(%)40 耐崩解性指数(%)70 最大粒径（mm）100 碾压遍数（遍）68 沉降量差（mm）2 注：P5 含量是指 0 mm5 mm 粒径范围的细集料占煤矸石 0 mm60 mm 煤矸石集料的比例。7.3 台背回填施工 7.3.1 台背回填煤矸石采用分层填筑、分层压实的施工方法。分层压实过程中宜设置 3%4%的横坡以便于排水，且每层应于两侧外超填宽不少于30cm 以利于路堤边缘的压实。7.3.2 台背回填煤矸石宜选用 20t 振动压路机。对台背回填过程中不易压实的死角，应采用液压夯等夯实机械辅助压实，增加夯击次数，确保台背达到规定压实度。7.3.3 台背回填宜与路基施工同步进行。8 冬期雨期施工 8.1 冬期施工 冬期施工时，应避免煤矸石路基发生冻害。应在冬季来临之前完成上封层的施工，上封层应做到表面平整，无坑洼；对于没有完成上封层的煤矸石路段，应采取适当的措施来消除导致冬季路基病害的隐患。具体措施如下：a)对煤矸石路基表面易离析的位置，必须撒薄层土碾压，填充缝隙；b)宜在路基表面全部覆盖 40cm 土并进行碾压，填充煤矸石的缝隙，设置不小于 2%的横坡，并减少雨水或融化的雪水进入路基；c)冬季结束后，应对覆盖土进行清理，并安排人员对煤矸石路基进行检查，对煤矸石路基在冬季出现的各种病害，进行妥善处理。8.2 雨期施工 宜避免在雨期施工，已施工的路段应加强保护，确需雨期施工时，应符合下列规定：d)雨期施工应综合规划，合理设置现场防排水系统，及时引排地面水。e)路堤填筑的每一层表面应设 3%4%的排水横坡。f)在已填路堤路肩处，应采取设置纵向临时挡水土埂、每隔 15m 设出水口和排水槽等措施，引排雨水至排水系统，煤矸石填筑前还应对包边土重新进行碾压并检测压实度。g)做好施工安排，当天填筑，当天完成整平碾压。雨水来临前，及时覆盖塑料薄膜或塑料布。h)对包边土及时设置横向盲沟，盲沟材料可用砂或粒径5mm20mm的煤矸石并予以夯实，盲沟间距一般为 20m30m，在路基两侧互相错开设置。9 环境保护 9.1.1 施工过程中，煤矸石堆放应及时覆盖，煤矸石路基填筑施工应湿法作业。9.1.2 煤矸石路基施工过程中要注意防止有害物质渗入土壤，避免污染物流入天然水域。9.1.3 要注意底层封层、包边土及顶面封层等施工，做好排水盲沟，防止煤矸石中的无机盐类污染物质，随淋溶水进入地表水、地下水和土壤，对公路沿线环境造成淋溶污染。9.1.4 路基顶面封层可采用厚度为 40cm 掺量为 6%左右的石灰土或合理级配二灰土，以防止水分进入煤矸石路基造成路基破坏及环境污染。9.1.5 施工中应在路堤两侧修筑排水沟，挖沉淀池，煤矸石路基渗出的污水应通过排水沟汇入到沉淀池集中处理，若污染物超标，应利用物理和化学的方法处理，达标后方可排放。9.1.6 对煤矸石路基边坡应选用合适的植物品种进行绿化、美化。9.1.7 煤矸石取料场应避免造成扬尘、大气污染和水污染。9.1.8 煤矸石运输过程中应防止粉尘飞扬，对大气产生污染。应控制运输时煤矸石的含水率，并采取覆盖等防护措施。10 质量检查与验收 10.1 原材料质量检查 10.1.1 用于填筑路基的煤矸石，每 5000m应取样检测煤矸石技术指标至少 1 次，检测的煤矸石各项指标均应符合表 4规定。10.1.2 用于台背回填的煤矸石，每 2000m应取样检测煤矸石技术指标至少 1 次，检测的煤矸石各项指标应符合表 5 的规定。10.1.3 当使用不同料场或不同颜色的煤矸石填筑路基时，应重新进行检验。10.2 实测项目 煤矸石路基碾压后必须达到表面平整、无轮迹，满足路基设计的相关要求，同时需对路基压实度、宽度、横坡、中线偏位、高程、平整度以及边坡坡度等外观指标进行检测，详见表 6。10.3 弯沉 弯沉验收使用贝克曼梁法进行检测，检测频率为：沿道路纵向每车道每20m布置1个弯沉测点。10.4 压实度 对于煤矸石的压实度应采用灌砂法或沉降差法。灌砂法检测频率为每1000至少检验2点，必要时可加密检测，台背回填压实度检测频率为每50m2检测1点，不足50m2的至少需要检验1点。10.5 验收检测项目选择 煤矸石路基验收应按照JTG F80/1的要求进行，检测项目包括外观检测、弯沉检测、压实度检测等。其中，弯沉的检验频率除考虑路基填筑长度外，还应根据煤矸石的实际用量适当增加检验频率。表 6 施工质量技术标准 序号 项目 规定值或允许偏差 检验频率 检验方法 高速、一级公路 二级及以下公路 范围（m）点数 1 纵断高程（mm）+10，-15+10，-20 每 200 2 点 水准仪 2 中线偏位（mm）50 100 每 200 2 点 全站仪 弯道加 HY、YH 两点 3 宽度（mm）满足设计要求 每 200 4 处 米尺 4 平整度（mm）15 20 每 200 2 处5 尺 3 m 直尺 5 横坡（%）0.3 0.5 每 200 2 个断面 水准仪 6 边坡 满足设计要求 每 200 4 点 水准仪或检坡尺 7 弯沉（0.01 mm）满足设计要求-8 压实度 灌砂法（%）满足本规范表2要求 每 1000 m2 每压实层测 2 处 灌砂筒 沉降差法（mm）2 每50m 测1个断面，每个断面测5点 精密水准仪 注：压实度超百时应注意超尺寸颗粒的校正及击实试验结果的核查。